一种基于ARM9的彩色TFT－LCD模块设计及实现

考虑到延时应尽量小，程序在NOR Flash存储器上执行效率低。图像解码算法中应合理安排在ARM9中的内存分配。设计过程中将频繁访问的程序代码及数据搬运到ARM9内部高速缓冲存储器中，从而提高编码的效率。由于顺序编码方式最常用，它通常称为JPEG 基本系统(BaseLine)。设计过程中，实现的JPEG 图像解码支持顺序编码，完全可以满足应用要求。

2.2 TFT-LCD LQ080V3DG01

实验中选用LQ080V3DG01彩色液晶显示模块测试设计效果。LQ080V3DG01 由彩色TFT-LCD面板、驱动电路、控制电路、供电电路及背光单元组成。它支持最大分辨率为640×480的图形和文字显示，数据输入格式为18bit，其中红绿蓝各占6bit，提供的颜色共262 144种。

TFT-LCD需要+3。3V或+5V供电电压，背光需要交流电源供电。输入的控制信号有4个：帧同步信号VSYNC、行同步信号HSYNC、数据使能信号ENAB及时钟信号CK。数据线宽度是18bit，红绿蓝各占6bit，分别是R [0∶5]、G [0∶5]及B [0∶5]，颜色配置信息如表1所示。

表1 输入数据信号及颜色显示配置

LQ080V3DG01液晶显示屏的数据线共18bit，对于24bit的彩色图像以及24bit的ARM9S3C2440X的TFT-LCD控制器而言，其接口并不兼容。设计中为了适应LQ080V3DG01液晶显示屏的接口，分别舍弃了8bit R、G、B 值的低2位，测试结果显示效果良好。如果选用的TFTLCD是24bit数据线，则可以直接连接到LCD控制器相应的数据线。

3 模块设计方案的实现

3.1 工作流程

在ARM9执行初始化后，主程序就等待外部模块通过串口发送指令。外接模块通过RS232串口与本模块通信，根据通信协议发送不同的指令，实现相应的功能。在约定的串口波特率下，通信协议如下：显示图像时首先发送指令0x55，然后再发送图像在图像库中的编号;显示字符时首先发送指令0x56，然后再发送字符在字符库中的编号，最后发送字符在液晶屏上显示的横轴及纵轴坐标。需要说明的是，在NAND Flash存储空间中的图像库及字符库是自己定义的，可以重新下载更新。软件流程图如图3示。

图3 软件流程图

3.2 彩色图像显示

所设计的模块支持24bit彩色RGB及JPEG两种格式的图像显示。因为像素数据可以直接送到液晶接口控制模块显示，而JPEG格式的图像则必须经过解码之后才能显示，所以图像在显示前，需要先判断图像数据是什么格式。如果图像数据是JPEG格式，则必须经过图像解码，解码后得到原始彩色图像的像素数据值R、G、B，这些数据经过显示控制单元送到液晶屏显示。如果图像是原始图像的数据，则可以直接送到液晶控制模块进行显示。

由于要显示的图像存储在NAND Flash的图像库存储空间，所以在将彩色图像输出到TFT-LCD显示时，首先要将需要显示的图像数据从NAND Flash中读取出来，得到一幅24bit彩色图像的完整原始图像数据。原始图像数据中，一个像素占用3byte，其中R、G、B 各占1byte。将数据输出给TFT-LCD 显示前，需要根据LCD接收的数据格式将图像数据进行转换，然后才能输出显示，图像数据按照从上到下，自左向右的顺序输出[9]。同样，将TFT-LCD按照相同的顺序进行扫描，最终完成整幅图像的显示。

NAND Flash存储着大量的图像数据，为了区分不同的图像数据，将相应的图像输出显示，模块采用RS232串口与外界通信。通过发送不同的指令，可以将在NAND Flash上存储的相应图像读取出来，输出在TFT-LCD上，最终实现各种彩色图像的显示。

3.3 字符显示

字符采用16×16点阵，由于每个像素占用3byte，所以每个字符占用768byte。可以将常用字符存储在NAND Flash中，作为字符库使用，需要时调用即可。当显示字符时，首先要确认相应字符在存储器中的位置，然后根据地址信息对相应字符进行操作，最后根据字符要显示的位置在液晶屏上输出，实现字符在液晶屏上的显示。

实验过程中为字符库分配8Mbyte空间，可以存储10 922个字符。字符库还可以实现更新，只需将存储器NAND Flash对应地址空间的内容替换即可。

4 实验结果

为了测试模块的正确性，将一幅分辨率为640×480的图像"AutumnLeaves"下载到NANDFlash存储器中，它在图像库中的编号为0x01。

根据串口通信协议，向液晶显示模块发送指令0x55，然后再发送图像在图像库中的编号0x01。
显示模块接收到指令后，液晶屏显示效果如图4所示。测试结果表明，模块工作正常，发送显示其他图像及字符的指令同样效果良好，运行可靠，达到了模块方案设计要求。

图4 液晶屏显示图像测试结果。

5 结 论

提出了一种基于ARM9的24bit彩色TFTLCD液晶显示模块设计方案。图像及字符库存储在NAND Flash固态闪存中，保证了图像及字符的实时显示，同时还能实现对图像库及字符库的更新。提供了串口通信方式，可以方便地实现与其他外接系统交互。该模块设计简化了彩色TFT-LCD显示图像的设计难度，提高了开发效能。模块可以兼容不同类型的彩色TFT-LCD，为液晶显示模块的彩色图像显示提供了一种新的方法。